负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备和计算机可读存储介质，所述负荷传感器动力学模型参数辨识方法包括幅频响应曲线获取步骤、固有频率与阻尼比系数获取步骤、固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤、等效惯量与刚度获取步骤、结构阻尼获取步骤，基于所获取的多个校准状态下的固有频率与阻尼比系数，通过线性拟合得到负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量以及传感器自身的等效刚度或扭矩刚度，基于多个校准状态下通过换算得到的阻尼，通过二次拟合得到传感器自身的结构阻尼。本发明专利技术能够获取负荷传感器的本征的动力学模型参数。感器的本征的动力学模型参数。感器的本征的动力学模型参数。

【技术实现步骤摘要】
负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置


[0001]本专利技术属于计量测试领域，涉及一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]航空、航天、船舶、装甲车辆、海洋工程、建筑土木、智能制造等领域大量使用力传感器、扭矩传感器等负荷传感器进行力与扭矩参数的动态测量，为了确保这些负荷传感器量值的准确可靠,需要对这些传感器进行动态校准。作为传感器动态校准的现有技术，CN114485760A公开了一种传感器校准方法，CN108759875A公开了一种基于系统辨识与频响校正的传感器动态补偿方法。但是，现有的动态校准获得的有限性能指标已经不能满足工程现场力与扭矩高精度动态测量的需求，为了满足现场力与扭矩动态测量评价与修正的要求，需要获取负荷传感器的本征的动力学模型参数。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备、计算机可读存储介质，能够获取负荷传感器的本征的动力学模型参数。
[0004]本专利技术的一个方面提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法，包括：幅频响应曲线获取步骤：在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线，其中，i=1、2、3
…
；固有频率与阻尼比系数获取步骤：对所获取的幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率与阻尼比系数；固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤：改变校准时所使用的惯性块的惯性质量或转动惯量，重复执行幅频响应曲线获取步骤和固有频率与阻尼比系数获取步骤的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量或转动惯量、固有频率与阻尼比系数构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；等效惯量与刚度获取步骤：对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量；结构阻尼获取步骤：根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量或转动惯量与阻尼构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼。
[0005]优选地，所述固有频率与阻尼比系数获取步骤包括：对进行差分计算得到;
对进行第一运算转换：,；以为加权系数，进行第一拟合方程的加权最小二乘法拟合，得到第一系数、第二系数、第三系数；计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率与阻尼比系数： 。
[0006]优选地，所述等效惯量与刚度获取步骤包括：对所述固有频率序列进行第二运算转换：或,；进行第二拟合方程的最小二乘法线性拟合，得到斜率与截距；由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量；；或。
[0007]优选地，所述结构阻尼获取步骤包括：根据固有频率、阻尼比系数、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼，得到由惯性质量或转动惯量与阻尼构成的阻尼序列：；对所述阻尼序列进行第三运算转换：或，；进行第三拟合方程的最小二乘法二次拟合，得到第四系数、第五系数、第六系数,由第四系数得到负荷传感器自身的结构阻尼。
[0008]本专利技术的另一个方面提供一种负荷传感器动力学模型参数辨识装置，包括：幅频响应曲线获取模块：构成为在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线，其中，i=1、2、3
…
；固有频率与阻尼比系数获取模块：构成为对所获取的幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率与阻尼比系数；固有频率序列与阻尼比系数序列获取模块：构成为改变校准时所使用的惯性块的惯性质量或转动惯量，重复执行幅频响应曲线获取模块和固有频率与阻尼比系数获取
模块的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量或转动惯量、固有频率与阻尼比系数构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；等效惯量与刚度获取模块：构成为对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量；结构阻尼获取模块：构成为根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量或转动惯量与阻尼构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼。
[0009]优选地，所述固有频率与阻尼比系数获取模块进一步构成为：对进行差分计算得到;对进行第一运算转换：,；以为加权系数，进行第一拟合方程的加权最小二乘法拟合，得到第一系数、第二系数、第三系数；计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率与阻尼比系数： 。
[0010]优选地，所述等效惯量与刚度获取模块进一步构成为：对所述固有频率序列进行第二运算转换：或,；进行第二拟合方程的最小二乘法线性拟合，得到斜率与截距；由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量；；或。
[0011]优选地，所述结构阻尼获取模块进一步构成为：根据固有频率、阻尼比系数、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼，得到由惯性质量或转动惯量与阻尼构成的阻尼序列：；对所述阻尼序列进行第三运算转换：或，；进行第三拟合方程的最小二乘法二次拟合，得到第
四系数、第五系数、第六系数,由第四系数得到负荷传感器自身的结构阻尼。
[0012]本专利技术的又一个方面提供一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的方法的步骤。
[0013]本专利技术的又一个方面一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法的步骤。
[0014]本专利技术以上方面的负荷传感器动力学模型参数辨识方法和装置、计算机设备和计算机可读存储介质，能够获取刚度、等效惯性质量或转动惯量、结构阻尼等负荷传感器本征的动力学模型参数，且只需要绝对法标准装置一种校准设备。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：图1是本专利技术一种实施方式的负荷传感器动力学模型参数辨识方法的流程图。
[0016]图2是本专利技术一种实施方式的多次校准的负荷传感器的幅频响应曲线。
[0017]图3是本专利技术一种实施方式的对幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合得到的曲线。
[0018]图4是本专利技术一种实施方式的对固有频率序列进行最小二乘法线性拟合得到的直线。
[0019]图5是本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负荷传感器动力学模型参数辨识方法，其特征在于，包括：幅频响应曲线获取步骤：在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传感器的幅频响应曲线，其中，i=1、2、3
…
；固有频率与阻尼比系数获取步骤：对所获取的幅频响应曲线进行加权最小二乘法二次拟合，得到校准状态下的负荷传感器的固有频率与阻尼比系数；固有频率序列与阻尼比系数序列获取步骤：改变校准时所使用的惯性块的惯性质量或转动惯量，重复执行幅频响应曲线获取步骤和固有频率与阻尼比系数获取步骤的操作，直到i≥3，从而获取由3组以上的惯性质量或转动惯量、固有频率与阻尼比系数构成的固有频率序列与阻尼比系数序列；等效惯量与刚度获取步骤：对所述固有频率序列进行最小二乘法线性拟合，得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k以及负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量；结构阻尼获取步骤：根据所述固有频率序列、所述阻尼比系数序列以及等效刚度或扭矩刚度k计算得到由惯性质量或转动惯量与阻尼构成的阻尼序列，对所述阻尼序列进行最小二乘法二次拟合，得到负荷传感器自身的结构阻尼。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述固有频率与阻尼比系数获取步骤包括：对进行差分计算得到;对进行第一运算转换：,；以为加权系数，进行第一拟合方程的加权最小二乘法拟合，得到第一系数、第二系数、第三系数；计算该校准状态下的负荷传感器的固有频率与阻尼比系数： 。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述等效惯量与刚度获取步骤包括：对所述固有频率序列进行第二运算转换：或,；进行第二拟合方程的最小二乘法线性拟合，得到斜率与截距；由第二拟合方程的斜率得到负荷传感器自身的等效刚度或扭矩刚度k，由第二拟合方程的截距得到负荷传感器自身的等效惯性质量或转动惯量；
或。4.如权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，其特征在于，所述结构阻尼获取步骤包括：根据固有频率、阻尼比系数、等效刚度或扭矩刚度k，如下计算阻尼，得到由惯性质量或转动惯量与阻尼构成的阻尼序列：；对所述阻尼序列进行第三运算转换：或，；进行第三拟合方程的最小二乘法二次拟合，得到第四系数、第五系数、第六系数,由第四系数得到负荷传感器自身的结构阻尼。5.一种负荷传感器动力学模型参数辨识装置，其特征在于，包括：幅频响应曲线获取模块：构成为在绝对法正弦力标准装置上使用惯性质量的惯性块或在绝对法正弦扭矩标准装置上使用转动惯量的惯性块，对负荷传感器进行校准，获取负荷传...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨军，张力，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所，
类型：发明
国别省市：